سهم الزمن، الذي يُطلق عليه أيضًا سهم الوقت، هو مفهوم يُشير إلى «الاتجاه الأحادي» أو «عدم التناظر» للزمن. طُوِّر هذا المفهوم عام 1927 على يد عالم الفيزياء الفلكية البريطاني آرثر إدنجتون، وهو مسألة غير محلولة في الفيزياء العامة. وفقًا لإدنجتون، يمكن تحديد هذا الاتجاه بدراسة تنظيم الذرات والجزيئات والأجسام، ويمكن رسمه على خريطة رباعية الأبعاد للعالم («كتلة صلبة من الورق»).
تم التعرف على مفارقة سهم الزمن لأول مرة في القرن التاسع عشر فيما يتعلق بالغازات (وغيرها من المواد) بوصفها اختلافًا بين المقياس المجهري والمقياس العياني للديناميكا الحرارية / الفيزياء الإحصائية: على المستوى المجهري يُعتقد أن العمليات الفيزيائية إما متناظرة تمامًا أو إلى حد كبير بالنسبة للزمن؛ أي أنه إذا انعكس اتجاه الزمن، ستظل العبارات النظرية التي تصفها صحيحة. ومع ذلك، على المستوى العياني يبدو أن هذا ليس الحال غالبًا: إذ يظهر اتجاه واضح (أو تدفق) للزمن.